染料木素抗乳腺癌作用機制研究進展

★ 徐恩惠 鐘文彬 許晶晶 萬珊 官昌 官揚（.江西中醫藥大學 南昌330004；.上海市浦東新區航頭社區衛生服務中心 上海 036）

黃酮類化合物是植物中存在的一類天然產物，廣泛存在于自然界中，如豆類、谷類、水果、蔬菜等，其主要以結合型的糖苷和游離型的苷元存在，苷元主要有大豆黃素 (Daidzein)、染料木素(Genistein)和黃豆黃素（Glycitein）［1-2］。有研究表明黃酮類化合物具有一定的抗乳腺癌作用［3-4］，染料木素（Genistein，5，7，4’-三羥基異黃酮）是黃酮類化合物中最主要的活性成分，其結構和功能與機體中的17-β-雌二醇相似，能夠與動物和人體中的激素受體相互作用，與雌激素激素受體α（ER）和β（ER）結合［5］，發揮抗腫瘤的作用。

目前，乳腺癌是全世界女性腫瘤疾病中發病率和死亡率最高的一種，我國女性患乳腺癌的概率也在不斷上升［6］。染料木素抗乳腺癌作用機制復雜，如雌激素在細胞增殖、分化或凋亡等生理過程中起著重要作用，高水平的雌激素是激素依賴性疾病發生的主要危險因素，如乳腺癌，研究發現雌激素受體（ER）信號通路與乳腺癌細胞增殖、存活和侵襲存在一定的關系。有研究報道染料木素對ER陽性的乳腺癌在高濃度暴露環境中具有抑制乳腺癌細胞的生長，通過抑制腫瘤細胞增殖、促進細胞凋亡等不同機制達到抗乳腺癌作用。除此之外，染料木素還能抑制激素非依賴性腫瘤細胞的生長。本研究通過查閱文獻，綜述了近幾年來國內外對染料木素抗腫瘤作用機制的研究進展，為染料木素及黃酮類相關化合物的進一步研究和開發提供理論基礎和研究思路。

1 染料木素抑制細胞增殖，促進細胞凋亡

細胞增殖是機體生長、發育和遺傳的基礎，細胞增殖以分裂的形式進行，細胞增殖的研究是研究細胞分裂過程中的變異及逆轉的重要途徑，腫瘤細胞的增殖也是在細胞分裂中產生變異導致的病變。同時，在機體維持正常的生理活動、發育的過程中細胞凋亡機制也起著非常重要的作用，細胞凋亡的失調有可能引起退化性疾病或導致腫瘤的產生［4，7］。染料木素能抑制乳腺癌細胞的增殖和促進乳腺癌細胞的凋亡。

染料木素抑制乳腺癌細胞增殖，促進細胞凋亡的作用機制廣泛，其中與ER受體也有一定關系［8］，在ER陽性和ER陰性乳腺癌細胞中，可介導ER受體通過作用于MAPK信號通路達到抑制乳腺癌細胞的增殖［5，9］。除此之外，染料木素主要還通過激活caspase、內質網應激調節因子和Bax/Bcl-2通路發揮抗乳腺癌的作用機制［10-11］。調節蛋白如Akt和核因子的調節同樣受染料木素的調控，染料木素通過靶向抑制NF-κB成為了抑制抗乳腺癌細胞生長和增殖新途徑的可能［12］，在MCF-7和MDA-MB-231細胞中，染料木素能抑制乳腺癌細胞的IκBα磷酸化，其抑制分別是通過阻礙NF-κB進入細胞質和通過介導Notch-1發揮抗乳腺癌作用［13］。在MCF-7 HER2癌細胞中，染料木素通過NF-κB螯合復合物進入胞漿，在100 μmol/L抑制IκBα的磷酸化；在MDA-MB-231細胞中，低劑量（5～20 mmol/L）染料木素抑制NF-κB/p65［13-14］。乳腺癌細胞中，PI3K/Akt/mTOR是最常被激活的信號通路，通過對PI3K/Akt通路進行研究，超過70%乳腺癌患者該通路存在一個或多個成分發生突變，染料木素可抑制IGF-1R/Akt信號通路的激活，通過下調Bcl-2和上調Bax而導致細胞凋亡。同時，染料木素抑制MDA-MB-231細胞生長呈劑量依賴性，其抑制作用可能與抑制PI3K /Akt 通路有關。

2 染料木素阻滯細胞周期

在MDA-MB-231和HCC1937細胞中，染料木素通過下調細胞周期蛋白B1的表達，導致BRCA1突變細胞G2/M期細胞周期阻滯［15］。在細胞周期的不同階段，細胞具有不同的輻射敏感性，在G2/M期對電離輻射最敏感，G1期對電離輻射最不敏感，在S末期最不敏感，因此，G2/M阻滯是抗腫瘤藥物和放射增敏劑誘導細胞死亡的主要原因。Tsuboy M S等［16］研究發現染料木素在濃度為10 μmol/L和25 μmol/L時能夠阻滯MCF-7細胞停留在G0/G1期。此外，染料木素與X射線聯合作用于乳腺癌MDAMB-231和MCF-7細胞，能通過激活ATM/Chk2/Cdc25C/Cdc2通路誘導細胞阻滯在G2/M期［17-18］。

3 染料木素抑制細胞的血管生成、侵襲和遷移

血管生成是腫瘤細胞進行分裂、發展和轉移的必要條件，血管生成的開始是惡性腫瘤發展的重要一步，也是細胞轉移和生長的必然結果［19］。腫瘤血管生成的部分原因是腫瘤細胞和基質細胞分泌的生長因子水平異常，其中血管內皮生長因子（VEGF）起著關鍵作用，也是促進血管生成途徑中最重要的因素［20］。染料木素除以細胞凋亡和參與細胞周期調控信號轉導通路為靶點達到抗乳腺癌作用外，還具有抗血管生成和抗氧化活性作用［21］。染料木素抗血管生成的特性是通過介導VEGF信號通路抑制血管內皮細胞和腫瘤細胞中的血管生成［22］，研究發現染料木素在10～50 μmol/L濃度下具有顯著抑制腫瘤細胞和HUVECs缺氧下的VEGF表達，并影響乳腺中的VEGF分泌和VEGF mRNA的表達［21，23］。

細胞內的遷移是由粘著復合物的改變引起的，染料木素在1～10 μmol/L濃度下能抑制小鼠乳腺癌細胞的遷移，抑制細胞運動。同時，在體內外實驗中染料木素增加乳腺癌細胞的粘附性，表明它可以抑制細胞的分離。當BRCA1突變時，受損的DNA不能被正確修復，從而導致基因改變，導致基因組不穩定，最終導致細胞惡性轉化，BRCA1突變是乳腺癌細胞侵襲和轉移的原因，在乳腺癌細胞中突變了的BRCA1蛋白基因具有較高遷移能力［15］。

4 染料木素對細胞活性氧和DNA損傷的影響

活性氧（ROS）在機體中不斷生成，通過內源性抗氧化防御作用在機體中維持平衡，當活性氧產生過量，抗氧化防御系統不足以清除或受損的抗氧化防御系統無法與活性氧的生理水平競爭時，促氧化劑和抗氧化劑之間的平衡受到損害，被稱為“氧化應激”，可導致細胞適應或損傷［24］。當機體細胞無法清除組織內多余的活性氧，進而攻擊DNA、脂質和蛋白質等附近的生物分子，并進一步導致細胞損傷。乳腺癌的發生和發展與ROS的誘導和氧化應激導致促氧化劑和抗氧化劑平衡受損有關［25］，ROS可誘導表觀遺傳改變或激活PI3K/Akt、ERK1/2、MAPK/ERK或EGFR等多種信號通路，導致線粒體功能障礙和DNA損傷［26］。

此外，機體內的雌激素也會通過雌激素依賴性機制誘導雌激素陽性乳腺癌細胞產生更高的ROS水平和誘導DNA損傷［27］。

染料木素能調節乳腺癌細胞中ROS應激，誘導DNA損傷達到抗乳腺癌作用［11］。在T47D細胞中，染料木素能改善線粒體功能和抗氧化酶活性，上調解偶聯蛋白2和sirtuins，降低氧化應激［5］。在MCF-7細胞中，染料木素（100 μmol/L）能下調抗氧化酶CuZnSOD、MnSOD和硫氧還蛋白還原酶（TrxR）的表達，上調谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）的表達，這可能有利于氧化應激的形成，從而導致細胞凋亡和自噬的誘導［28］。

5 結語和展望

乳腺癌是女性最常見的腫瘤疾病之一，且在晚年發病率較高［29］，乳腺癌占全球發病率的23%，占癌癥死亡率的14%［30］。目前，乳腺癌治療方法包括放射治療、靶向內分泌/分子治療和化療［31］，從早期的乳腺切除術，到以乳腺放射為首選的方案，再到局部晚期和可手術乳腺癌的新輔助（術前）化療，以及乳腺癌復發后的治療得到顯著改善，乳腺癌的治療在一定程度上取得了重大進展［32-33］。研究發現亞洲的乳腺癌患病率低于北美和歐洲國家［34］，據統計這跟亞洲的飲食習慣有關，亞洲地區異黃酮類化合物日平均攝入量達到25～50 mg，而西方國家的異黃酮類化合物日平均攝入量低于2 mg，研究發現大豆攝入量的增加與乳腺癌的預防、發生和發展有關［2］。

染料木素是一種來源于大豆制品的異黃酮類化合物，具有多種生物學活性，如抗腫瘤活性（抑制細胞增殖、調節細胞周期、誘導凋亡），改善糖代謝，抑制激素相關和激素無關癌細胞血管生成等，調節抗氧化劑的分泌［35］。目前，異黃酮類化合物具有廣泛的藥理作用，但由于其生物利用度低、活性差等局限性，這些方面在一定程度上限制了染料木素的臨床應用。染料木素在抗乳腺癌中的作用機制通常與雌激素受體（ER）的調節有關，如ERα/ERβ，也可通過調節其他信號通路，如NF-κB、PI3K/Ak或MAPK。此外，染料木也能引發細胞凋亡，抑制血管生成信號通路或激活ROS應激機制［36］。有研究發現染料木素能增強腫瘤細胞的放射敏感性，并增加化療藥物如曲妥珠單抗的療效，這些新作用機制及聯合其他藥物治療方案為染料木素抗乳腺癌作用奠定了基礎并拓寬了研究思路，也為進一步開發異黃酮類化合物提供參考。